Aplikasi sinar X banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari baik untuk kebutuhan kesehatan, industri, penjagaan keamanan dan pengawasan dan lainnya. Sinar X sendiri masuk ke dalam jenis gelombang elektromagnetik yang tidak tampak sehingga mata tidak dapat melihatnya secara langsung.
Penemu Sinar X
Sinar X ditemukan di tahun 1985 oleh seorang ilmuwan bernama Roentgen. Meskipun sudah pernah ditemukan di tahun 1985, namun sifat dari sinar tidak tampak ini tidak bisa langsung diidentifikasi sehingga dinamai sebagai sinar X (X sebagai penanda untuk sesuatu yang belum dapat ditentukan keberadaannya).
Pengertian Sinar X
Sinar X adalah salah satu dari jenis gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang pendek dan frekuensi besar. Dengan panjang gelombang yang pendek menjadikan sinar X mampu menembus benda yang ada di depannya dan sering dimanfaatkan dalam aplikasi kesehatan seperti rontgen.
Sinar X juga memiliki kemampuan mengionisasi atom dari materi yang dilewatinya. Panjang gelombang sinar X adalah 0,001 nm hingga 10 nm dengan frekuensi berada di rentang 30 petaHz hingga 30 exaHz. Rentang energi yang dimiliki oleh sinar X sangat besar yakni 120 eV sampai 120 keV.
Proses Terjadinya Sinar X
Proses terjadinya sinar X diawali dengan elektron yang memiliki energi kinetik tinggi dan ditembakkan menuju suatu target anoda. Berdasarkan kondisi target anodanya, sumber sinar X dibagi ke dalam dua jenis yakni sinar X beranoda diam dan sinar X beranoda berputar.
- Sinar X dengan Anoda Diam (Fixed Anode X-Ray)
Keterangan dari skema sumber sinar X beranoda diam di atas:
- Anoda (A), filament (F) dan sebuah katoda (K) merupakan sumber elektron, kemudian terdapat juga sumber tegangan tinggi untuk katoda dan juga anoda (High Voltage) serta untuk filamennya diberikan tegangan rendah (V)
- Filamen (F) kemudian diberi catu daya dari sumber bertegangan rendah yang mengeluarkan elektron secara termal (panas). Elektron kemudian akan dipercepat oleh tegangan tinggi (HV) yang muncul di antara anoda dan katoda yang membuat energi kinetik elektron sangat besar.
Ketika elektron menumbuk anoda maka elektron akan melepaskan energi kinetik. Selanjutnya sebagian besar dari energi kinetik yang dilepaskan akan berubah menjadi energi panas. Sementara sebagian kecilnya berubah menjadi gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai sinar X.
Sinar X yang dihasilkan sendiri terdiri dari dua macam yakni sinar X polikromatik dan sinar X monokromatik dengan penjelasan sebagai berikut:
- Sinar X Polikromatik
Sinar X Polikromatik merupakan sinar X yang bersumber dari aktivitas pengereman elektron saat menumbuk anoda. Ketika terjadi pengereman laju sinar X, akan dilepaskan sebagian energi kinetik yang disebut sebagai sinar X Bremstrahlung (pengereman).
- Sinar X Monokromatik
Sinar X Monokromatik merupakan sinar X yang bersumber dari transisi eksitasi elektron yang ada di dalam katoda.
- Sinar X dengan Anoda yang Berputar
Komponen utama yang dimiliki oleh perangkat sinar X dengan anoda yang berputar sebenarnya sama dengan komponen utama yang dimiliki oleh perangkat sinar X dengan anoda diam.
Perbedaan utamanya adalah pada perangkat sinar X dengan anoda berputar ini anoda diputar oleh motor listrik berkecepatan sangat tinggi. Dengan anoda yang diputar sangat cepat, maka elektron akan menumbuk anoda di tempat-tempat yang berbeda.
Kelebihan penggunaan sinar X dengan anoda berputar adalah dapat menurunkan panas yang muncul pada anoda sehingga daya yang dihasilkan oleh berkas sinar X lebih besar. Sebagai contoh, sumber sinar X anoda berputar dapat menghasilkan daya maksimum 18 kW sementara anoda tetap hanya 2 kW.
Kategori Penggunaan Sinar X dalam Kehidupan
Sinar X memiliki sifat menembus benda dan juga merusak sel-sel yang ada pada benda tersebut apabila digunakan dengan dosis tertentu. Oleh sebab itu secara umum terdapat dua kategori pemanfaatan sinar X dalam kehidupan.
- Untuk Memindai Lapisan Terdalam
Salah satu kategori penggunaan utama dari sinar X adalah untuk melihat lapisan terdalam dari benda-benda yang tidak dapat dilihat menggunakan mata telanjang. Sinar X dapat melihat bagian terdalam dari suatu benda lunak sebab sifat panjang gelombang sinar X yang sangat pendek.
Panjang gelombang sinar X hanya berkisar dari 0,001 nm hingga 10 nm sehingga dapat menembus benda yang lunak seperti kulit dan juga daging. Meski begitu, sinar X tidak cukup kuat untuk dapat menembus benda yang keras seperti logam, gigi dan tulang.
Dengan kemampuan sinar X yang dapat memindai bagian dalam benda membuatnya banyak dimanfaatkan di berbagai bidang seperti kesehatan untuk mengetahui tulang yang retak dan sebagainya.
- Efek Merusak Struktur Sel
Pemanfaatan sinar X juga memiliki efek biologisnya tersendiri dalam merusak struktur sel. Sinar X dengan dosis tertentu bisa menyebabkan kerusakan terhadap struktur sel, menyebabkan mutasi dan juga membunuh sel untuk dosis yang tinggi.
Kemampuan sinar X dalam merusak struktur sel meskipun sekilas terlihat menyeramkan namun banyak dimanfaatkan untuk mensterilkan peralatan medis dan juga membunuh sel tumor serta kanker. Pemanfaatan sinar X harus dalam pengawasan yang ketat agar tidak membahayakan kesehatan manusia.
Manfaat Sinar X
- Manfaat Sinar X di Bidang Kesehatan
Manfaat sinar X pada bidang kesehatan dapat dibagi berdasarkan kemampuannya dalam melihat lapisan dalam dan memusnahkan sel-sel perusak di tubuh. Berikut daftar manfaat sinar X:
- Melihat kondisi di dalam tubuh seperti tulang apakah terjadi patah atau pergeseran tanpa melakukan pembedahan
- Menemukan posisi benda yang tidak sengaja tertelan
- Menyelidiki penyebab adanya penyakit pada pasien
- Memantau adanya penyakit seperti kanker tulang, kerusakan pada gigi, penyumbatan pembuluh darah
- Memantau efek pengobatan medis
- Membunuh keberadaan sel kanker dan sel tumor
- Mensterilkan perlengkapan medis
- Manfaat Sinar X di Bidang Industri
Ada banyak manfaat sinar X dalam bidang perindustrian terutama dalam aplikasi pengecekan kerusakan pada material. Berikut manfaat sinar X pada bidang industri:
- Menghilangkan bakteri yang berbahaya pada produk makanan kalengan
- Memantau kualitas produk industri tanpa harus merusak produk tersebut
- Mendeteksi keretakan atau kerusakan mikroskopis yang ada pada komponen mesin industri tanpa harus merusak komponen mesin tersebut. Teknik pemeriksaan ini disebut dengan Non Destructive Technique (NDT)
- Manfaat Lainnya
Manfaat lain yang ditawarkan oleh sinar X adalah pada pengamanan di bandara dan tempat-tempat publik besar lainnya. Sinar X digunakan untuk mendeteksi keberadaan benda yang tersimpan di suatu bagasi ataupun kotak tertutup tanpa harus membongkar tempat penyimpanan barang tersebut.
Sinar X lebih umum dikenal sebagai sinar rontgen terutama untuk aplikasinya di bidang kesehatan. Penggunaan sinar X dengan dosis tinggi dapat menyebabkan kerusakan terhadap struktur sel atau mutasi terhadap sel tertentu. Oleh karena itu aplikasinya di bidang kesehatan membutuhkan pengawasan ketat.